全球动力电池龙头宁德时代为其新一代凝聚态电池找到了最合适的应用场景——载人航空。
近日，由宁德时代新能源科技股份有限公司、中国商用飞机有限责任公司、上海交大企业发展集团有限公司共同持股的商飞时代（上海）航空有限公司成立。公司注册地为上海临港，注册资本6亿元，经营范围含民用航空器零部件设计和生产、民用航空器（发动机、螺旋桨）生产、新材料技术研发、电机制造、电池销售等。
在今年4月的上海国际车展上，宁德时代发布了其电池材料及材料体系创新的成果——“凝聚态电池”，据宁德时代首席科学家吴凯在发布会上介绍，宁德时代正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发。
7月21日，中国科学院电工研究所储能研究组组长、研究员陈永翀向澎湃新闻记者表示，“把凝聚态电池先应用于载人航空，应该说宁德时代找准了方向。”
据宁德时代此前介绍，凝聚态电池使用了高动力仿生凝聚态电解质，高比能正极，新型负极和电池隔膜，能量密度为500Wh/kg，远超过当前市面应用于新能源汽车市场的三元锂电池的能量密度（220—300Wh/kg），同时能够兼顾高安全。
跟液态电解质的锂离子电池以及全固态电解质电池不同，宁德时代的凝聚态电池使用了高动力仿生凝聚态电解质，构建了微米级别自适应网状结构，通过调节链间的相互作用力，增强微观结构稳定性的同时，因此能够提高电池动力学性能，提升锂离子运输效率。
据宁德时代吴凯此前介绍，除了应用于民用航空，凝聚态电池同时还将推出车规级应用版本，可在今年内具备量产能力。
不过，在陈永翀看来，相较于新能源汽车市场，航空领域是凝聚态电池更合适的应用场景。
“跟液态电解液锂离子电池相比，宁德时代的凝聚态电池成本更高，更适合走高端路线，航空业的附加值高，能够接受这样的成本，”陈永翀说，“就电池的性能而言，即便是电池的循环次数相较于液态电解液的电池差一些，但也能满足飞机的需求。”
今年上半年，我国新能源车累计半年度零售销量达308.6万辆，同比去年大幅度增长37.3%。动力电池累计装车量152.1GWh, 同比增长38.1%。其中三元锂电池累计装车量48.0GWh,占总装车量31.5%；磷酸铁锂电池累计装车量103.9GWh，占总装车量68.3%。在两种已经成熟的电池技术路线站稳山头后，留给一种新的技术路线的机会其实并不多。
在陈永翀看来，目前新能源汽车市场所使用的液态锂离子电池，价格更亲民，也基本能够解决能量密度和安全性的问题。“就最关心的安全性问题来说，新能源汽车行业和动力电池行业发展到现在的程度，事故的出现概率从整体来看，其实是比较低的。”陈永翀说。
以新能源汽车最为诟病的起火问题来说，国家应急管理部消防救援局的数据显示，2022年第一季度，国内接报的新能源汽车火灾共计有640起，即每天平均有超过7例的新能源汽车火灾。按照当时新能源汽车保有量891.5万辆计算，新能源汽车起火概率约为万分之0.72，低于燃油车的事故率。
储能电站方面，虽然在全球来看，也发生了几十起事故，但液态锂离子电池总体装机也有接近40GW。“现有液态电解液锂离子电池的安全问题，是能够通过在液态电解液中增加添加剂等方式进一步解决的。”陈永翀说。
比NASA的全固态电池上天更快？
那么，跟装载于新能源汽车上的动力电池相比，适用于载人航空的动力电池性能有哪些特殊要求？宁德时代的凝聚态电池又有什么优势？
“载人航空需要电池有超高的能量密度，超长的循环寿命和超高的安全性。”7月21日，加拿大皇家科学院院士张久俊对澎湃新闻记者表示。
2014年，马斯克预计，要实现洲际飞行，动力电池的能量密度要提升至400Wh/kg，才能使得电池击败燃油，让电动飞机成为可能。
可以看到，宁德时代的凝聚态电池的能量密度已经做到了500Wh/kg。而颇为凑巧的是，500Wh/kg也是去年美国航空航天局（NASA）宣布研发的航空用固态电池的能量密度水平。
去年10月，NASA在其官方网站介绍，NASA目前所研发成功的固态电池的能量密度达到了500Wh/kg。2021年4月，NASA宣布其“改进固态电池充电效率和安全性项目”部门将为电动飞机研发固态电池，相较于现有的液态电解质锂离子电池，其具有更高能量密度，电池体积更小，受到冲击后能够继续使用，起火风险也会更低。
据了解，NASA的固态电池为硫硒电池，其电解质材料利用廉价并易获得的硫，电池还利用了 NASA 此前研发的“多孔石墨烯”材料，导电性好，质量也较轻。由于固态锂电池没有液体电解液，因此降低了液体起火爆炸风险。
此外，与传统液态锂离子电池相比，NASA开发的固态硫硒电池具有能够承受更高温度的优势。
目前，NASA并没有披露电池的进展。不过，在业内人士看来，全固态锂电池仍然具有难以克服的技术问题，首先是固态电解质的离子电导率较低，特别是在低温环境中。其次是电极—电解质的固固界面处的界面电阻大。此外，固态电池采用的预锂化硅碳负极或未来的金属锂负极、高镍正极、固态电解质等新材料，完全颠覆当前的液态锂电池体系，生产成本远高于目前对应的材料。
此外，全固态电池还存在循环次数不尽如人意的问题。据了解，目前最好的固态电池循环次数为2000—3000次。
而宁德时代的凝聚态电池，不同于全固态电池在材料上的彻底革新，如取消掉隔膜，负极采用锂金属等，电池正极可以适配当下的高镍三元，负极石墨或者硅基负极，因此可更快量产。
据介绍，此次宁德时代合作的中国商飞，是实施国家大型飞机重大专项中大型客机项目的主体，也是统筹干线飞机和支线飞机发展、实现我国民用飞机产业化的主要载体，目前已经完成了ARJ21新支线喷气客机和C919大型客机的生产交付。
早在2019年，商飞研制的新能源验证机“灵雀H”已经试飞成功，飞机采用氢燃料和电为主的混合动力技术。
值得注意的是，此次双方新成立商飞时代的法定代表人是钱仲焱，其目前担任中国商飞北京民用飞机技术研究中心主任，曾任国产大型客机C919的副总设计师。而另据媒体报道，成立新的合资公司，是为了一个电动飞机的预研项目，希望研制一款固定翼的电动飞机，相当于“电力驱动的空中考斯特”。
未来，宁德时代的凝聚态电池是否会首搭商飞的电动飞机上天，可拭目以待。
（文章来源：澎湃新闻）
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